不只針對自然組！探究與實作是受用一生的思考能力

我永遠記得小時候的自己，是一個對於科學的故事、推理、現象、理論和動手做實驗，都懷抱著極大熱情的小朋友。（延伸閱讀：從觀察開始探究世界，是每個孩子的本能） 然而隨著年齡漸長，不知從什麼時候開始，我不再動手做實驗，對於新的科學現象與知識，也不再感到那樣興奮了。漸漸的，我成為大家眼中的「好」學生及考試勝利組。 高中時，我讀到理查．費曼（Richard P. Feynman）的兩本傳記：《別鬧了！費曼先生》和《你管別人怎麼想》，一讀馬上就入了迷。 我喜歡書中提到費曼從小到大的趣味機智故事之外，也對於他提及的許多科學素養感到印象深刻。 例如他提到，理論如果和實驗結果不符，那個理論就沒有價值；或是提到他父親的教育理念，讓我更加認識與理解科學的本質。 然而在此同時，我每天依舊努力沉浸在每一次的考試解題當中，無暇去質疑解題理論背後的價值或精確程度，更無從去感受學習科學新知的興奮。 我想不只是我，大家都曾經歷過這套漫長、枯燥的解題訓練：首先，在課堂上學習一些規則，接著把這些規則記住，然後在看到題目的瞬間判讀這題牽涉哪些規則，最後套用正確的規則來找出「出題老師心目中」的正確答案。 當然，當時的我還不知道正確答案可能只存在出題老師的心中，而不存在於真實世界。 無論如何，我和我的同學們就在這樣的遊戲規則中成為佼佼者，卻也愈來愈像費曼書中描述的那群「書呆子」──一群精熟微積分的麻省理工學院學生，卻不知道曲線最低點的切線就一定是水平線。 就這樣，我考上了台大化學系，迎接我的是更多艱難且難以消化、應付的科學內容，只好繼續這樣囫圇吞進肚子裡了。在各式各樣的實驗課中，我努力在最短的時間內做出標準答案交給助教了事，最好能用兩、三個小時的時間做出「標準實驗結果」，就可以為自己賺到半天空閒時間。 如今回想起來，那個時期的我，已經不再感受到小時候對科學的那種興奮與期待，也幾乎已經忘記兒時的自己在房間裡面胡搞瞎搞一些亂七八糟的東西之後，那種經由發現與探索而得的快樂及成就感。 認識失敗的價值 幸好，到了大四進入實驗室進行專題研究，接受很多專業的訓練下，遇見了改變的契機。當時台大化學系的鄭淑芬教授讓我去台大化工系萬本儒教授的實驗室，進行奈米金對一氧化碳氧化的觸媒製作實驗。 我花了將近一年的時間進行這個實驗，耗費了不知多少的昂貴藥品，然而沒有一次的結果是成功的！為此，我感到非常挫敗，在離開實驗室之前，我向萬教授道別並歉疚的說：「對不起，做了這麼多次實驗、浪費了這麼多藥品，但是都沒有成果。」 萬老師當天的回應讓我至今回想起來仍印象深刻。他說： 「為什麼你會說『沒有成果』呢？你做的那些失敗的結果，對我們來說都是很珍貴的，這代表我們不需要再重複一次你的設定，因為你已經告訴我們那不會成功，所以可以排除、另外想別的設定。」 現在回想起來，這段話對我來說意義極其重大，因為它打破了我十幾年來學習科學時，以為「題目就是要算對，實驗就是要做出正確答案才有價值」的思考習慣與價值觀。是啊，我過去從沒想過原來「失敗是有價值的」。 然而被升學制度制約已久的我，當時並沒有戲劇性的就此幡然醒悟，並狠狠的敲掉「迅速找到正確答案」的慣性，回轉到孩提時那個樂於嘗試、無畏失敗的自己。 直到我當老師的這十幾年歲月中，萬老師的話才慢慢發酵，不斷的跳出來提醒我：應該讓學生在課堂裡有機會學習「怎麼失敗」。 在教學中重新找回探究精神 我當老師的第一年，剛好是九年一貫施行的第一年，當時的我突然發現，當國中科學老師和以前想像的好像有些不同。「帶著走的能力」是什麼？我以前可沒有學過這些東西。 聽了許多研習，隱約覺得能夠認同課綱的理念，但對於「實際上怎麼做才對」，卻依然毫無頭緒。 然而到了真正開始實際教學時，看起來又和我原本熟悉的教學模式沒有太大差別。課綱中那些「重大議題」、「能力指標」等詞語，對我而言似乎只是文件上的專有名詞，完全沒辦法和自己的教學思考連結在一塊。 當時我考上的是台北市龍山國中數理資優班的理化老師。在我之前擔任這個職位的是一個代課老師，然而他在我進學校前就已經離開，於是我完全沒有任何可以參考與模仿的對象。換句話說，這還真是個「全新的開始」，一切都要從頭靠自己去摸索。 能夠在龍山國中數理資優班服務，對我來說是運氣很好的開始。對一個菜鳥來說，最簡單的上課方式就是複製以前自己當學生時老師上課的方式。 但因為面對的是資優班，我心裡產生一個很強烈的期許： 「我想要去做費曼先生說的那種真正的科學教育，我想要去做那個可以讓學生嘗試失敗的科學教育。」 這樣的企圖心給了我一個開發新課程的理由和動力，也非常感謝學校一直給我很大的空間和自由度，去進行教學上的各種嘗試。 從九年一貫開始到如今108課綱的實施，我透過多年來無數次的課程設計與調整，逐漸理解並認同課綱一直想傳達的「帶著走的能力」或「素養導向教學」；同時體會到，這恰恰就是科學教育中最珍貴的部分，也是最值得傳達給中學生的學習內容。 培養學生帶著走的探究能力，提升學生的科學素養，目的是讓他們未來更能遷移所學的知識與能力，不管他們是否將成為專業科學工作者，都能對他們產生幫助，讓他們更有能力成為自己想要的樣子。 同時，國民平均的科學素養愈高，專業科學工作者的種子自然就愈多，未來能夠投入開創性科學研究，為台灣甚至全世界貢獻科學研究發現的可能性也就愈大。 公民科學素質愈高，同時也代表公民在民主國家中做出決定時，更有能力理解其中科學的訊息，也更有能力以科學的方式進行思考與判斷。 因此，提升群體的科學素養，就提升了科學國力。 教育改革其實是社會改革 只是，人的天性總是追求穩定，要改變過往習慣的模式，總是困難重重。在投入新課綱編修任務的那天起，我就意識到「教育改革其實是社會改革」。 教育思維的改變與調整，挑戰的幾乎是整個社會的價值，教育思維的改變也一直刺激著整個社會重新思考科學教育該有的樣貌。 從九年一貫到108課綱，無論在教育現場或社會上總會聽到許多抗拒、困惑與迷惘的聲音。 但在實施108課綱的現在，除了抗拒與困惑之外，我聽到更多對過往教育方式的檢討及改革的渴望，同時也聽到更多在教學現場對於實務操作技術的需求。 本書整理我這十幾年來對科學教育的思考與實踐，以及不斷反思改進的歷程。那是一段困難重重的旅途，不僅需要不斷充實自己，同時還要突破許多自己的心魔。 經過這些年的辛苦探尋，我希望藉由本書幫助現場老師理解「科學探究課程」是什麼，而且不僅是知其要點，更能勇敢的嘗試並帶入自己的班級課堂之中。 除此之外，本書也特別為有心了解科學教育的民眾，尤其是想陪伴孩子學習的家長們而寫，我希望用深入淺出的方式讓社會大眾更接近科學教育。這是我答應為親子天下撰寫本書的原因，也是我內心誠摯的期盼。 ＊本文摘錄自親子天下出版《教出科學探究力》，未經同意請勿轉載。 博客來│親子shopping│誠品│金石堂│momo｜讀冊

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